Ερευνητές παρουσίασαν το μακρύτερο λέιζερ που έχει ποτέ κατασκευαστεί, χρησιμοποιώντας μια οπτική ίνα που θα μπορούσε να εκτείνεται από την Αθήνα έως τη Χαλκίδα. Στην έκδοση της 20ης Ιανουαρίου 2006, της επιστημονικής επιθεώρησης Physics Review Letter, μια ερευνητική ομάδα δείχνει πως το 75 χιλιομέτρων λέιζερ που έχουν κατασκευάσει μπορεί να μεταφέρει φωτεινές ακτίνες χωρίς απώλεια ισχύς καθόλη την απόσταση. Η ακτίνα του λέιζερ παρέχει μια ομοιόμορφη πηγή ενέργειας σε όλη την έκταση της ίνας που αποτρέπει την απώλεια του σήματος. Η τεχνική θα μπορούσε να προσφέρει τεράστια βελτίωση στις μεταδόσεις φωνής και δεδομένων σε μεγάλες αποστάσεις. Όταν οι τηλεφωνικές συνομιλίες ή τα δεδομένα του διαδικτύου μετατρέπονται σε φως και ταξιδεύουν μέσω των οπτικών ινών, τυπικά τα σήματα χάνουν 5% της ισχύς τους για κάθε χιλιόμετρο που ταξιδεύουν. Τα μακριά καλώδια των ινών συμπεριλαμβάνουν και συστήματα ενίσχυσης προκειμένου να αποκαταστήσουν, περιοδικά, την ισχύ των σημάτων σε διάφορα σημεία κατά τη διάρκεια του ταξιδιού του.
Μια τεχνική χρησιμοποιεί το Φαινόμενο Ράμαν: μία "αντλία" λέιζερ στο τέλος κάθε μίας ίνας εγχέει την ακτίνα λέιζερ που διεγείρει μερικά από τα άτομα της ίνας σε υψηλότερη ενέργεια. Τα άτομα χρησιμοποιούν μέρος της ενέργειας για να ταλαντωθούν και στη συνέχεια επανεκπέμπουν το υπόλοιπο ως φωτόνια μεγαλύτερου μήκους κύματος πριν την επαναδιέγερσή τους. Συνήθως, συμμετέχουν σχετικά λίγα άτομα, αλλά εάν πρόσθετο φως μεγαλύτερου μήκους εμφανίζεται ταυτόχρονα με το φως των αντλιών, η διαδικασία Ράμαν μπορεί να γίνει αποδοτικότερη και να παράγει πρόσθετα φωτόνια για να ενισχυθεί το σήμα. Αλλά η ενίσχυση Ράμαν δεν είναι ομοιόμορφη σε όλη την ίνα. Για να αποτραπεί η εξασθένιση του σήματος στο κέντρο της οπτικής ίνας, κανένα τμήμα δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερο από μερικές δεκάδες μέτρα μακρύ. Έτσι ένα μεγάλης απόστασης καλώδιο απαιτεί πολλές αντλίες λέιζερ.
Ο Χουάν Ντιέγκο Άνια-Κασταγιόν κι οι συνάδελφοί του από το βρετανικό πανεπιστήμιο Άστον, δημιούργησαν έναν απλό σχέδιο που βασίζεται στο φαινόμενο Ράμαν το οποίο σχεδόν εξ ολοκλήρου εκμηδενίζει τις αυξομειώσεις της ισχύς των σημάτων κατά μήκος της έκτασης της ίνας. Με τέτοιες μικρές αυξομειώσεις, θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν μια εξαιρετικά μακριά ίνα για ένα ενιαίο τμήμα 75 χιλιομέτρων. Στο τέλος κάθε ίνας η ερευνητική ομάδα τοποθέτησε έναν καθρέφτη που αντανακλά μόνο ακτίνες ενός μήκους κύματος, 1455 νανόμετρα, το οποίο ήταν μεγαλύτερο από το μήκος κύματος των αντλιών λέιζερ αλλά μικρότερο από το μήκος κύματος των σημάτων που μεταφέρονται. Η ακτίνα της αντλίας λέιζερ πέρασε μέσω των καθρεφτών, εισήλθε στην ίνα, και παρήγαγε πολλά φωτόνια Ράμαν με μήκος κύματος 1455 νανομέτρων. Αυτά τα φωτόνια αναπήδησαν πέρα δώθε μεταξύ των καθρεφτών σε μια γιγαντιαία κοιλότητα λέιζερ και διέγειραν την εκπομπή περισσότερων φωτονίων Ράμαν στο ίδιο μήκος κύματος. Αυτό το λέιζερ των 1455 νανομέτρων ενέργησε έπειτα ως πηγή φωτός αντλιών που διαδόθηκε σε όλη την ίνα, και ενίσχυσε ομοιόμορφα με το Φαινόμενο Ράμαν το σήμα των 1550 νανομέτρων, το δεύτερο βήμα μιας διαδικασίας δύο σταδίων ενίσχυσης Ράμαν. "Είναι πιθανώς καλύτερη περίπτωση μετάδοσης χωρίς απώλειες", αναφέρει ο Ντέηβιντ Ρίτσαρντσον του Ερευνητικού Κέντρου Οπτικοηλεκτρονικής στο Σαουθάμπτον, ενώ τα πειράματα "θα μπορούσαν ενδεχομένως να είναι αρκετά σημαντικά για την τεχνολογία επικοινωνιών στο μέλλον εάν θα μπορούσαν να εφαρμοστούν στην πράξη". Εκτός από την παροχή του χαμηλότερου θορύβου και της καλύτερης απόδοσης, λέει, αυτή η γενιά των νέων ενισχυτών λέιζερ Ράμαν ίσως αντικαταστήσει διάφορους συμβατικούς ενισχυτές καθώς η τεχνική είναι δραστική για μια τέτοια μεγάλη απόσταση".
Επιμέλεια κειμένου: Παναγιώτης Κ. Στασινάκης
Πηγή: sciencenews.gr